Termodinamski potencial

Termodinámski potenciál je takšna termodinamska spremenljivka, definirana tako, da je njen odvod po prostornini nasprotno enak tlaku. V stanju termodinamskega ravnovesja doseže termodinamski potencial ekstremno vrednost.

Vpeljava termodinamskega potenciala

uredi

Termodinamski potencial je definiran analogno s potencialom v mehaniki. Naj F(x) označuje konzervativno silo, odvisno le od lege x. Delo te sile se lahko zapiše kot zmanjšanje neke funkcije U(x), ki se imenuje potencialna energija te sile:

 

Silo F se lahko tedaj izrazi kot:

 

V termodinamiki igra vlogo sile tlak p, vlogo lege x pa prostornina V. Termodinamski potencial se po analogiji vpelje kot takšno funkcijo, da je odvod termodinamskega potenciala po prostornini enak tlaku z nasprotnim predznakom.

Adiabatni proces

uredi

Pri adiabatnih procesih igra vlogo termodinamskega potenciala notranja energija Wn:

 

Naravni spremenljivki tega potenciala sta entropija S in prostornina V. Odvodu notranje energije po entropiji pri stalni prostornini ustreza temperatura T, odvodu notranje energije po prostornini pri konstantni entropiji pa tlak p:

 
 

Izotermni proces

uredi

Pri izotermnih procesih igra vlogo termodinamskega potenciala prosta energija F:

 

Prosto energijo povezuje z notranjo energijo Legendrova transformacija:

 

Naravni spremenljivki tega potenciala sta temperatura T in prostornina V. Odvodu proste energije po temperaturi pri stalni prostornini ustreza entropija S, odvodu proste energije po prostornini pri konstantni temperaturi pa tlak p: